RU2016309C1

RU2016309C1 - Face seal

Info

Publication number: RU2016309C1
Authority: RU
Inventors: В.М. Репко; Г.А. Королев; С.В. Рябовский
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "ТУРБОЭМ-ЭНВО"
Priority date: 1991-05-05
Filing date: 1991-05-05
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: ring made of graphite material are pressed to fixed metal member. A shaft is provided with a washer having round plate made of flexible material with central opening which is secured to the washer through sealing member over periphery. Steel ring with controlled force is coupled tightly over the edge of the central opening of the round plate to form a force connection. Center of mass of the steel ring is shifted with respect to plane of securing of the plate in the direction which is opposite to plane of contact of the rings. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнительной технике для уплотнения вращающегося вала в жидкостных системах смазки подшипников двигателей, турбин, компрессоров и насосов. The invention relates to mechanical engineering, in particular to a sealing technique for sealing a rotating shaft in liquid lubrication systems for bearings of engines, turbines, compressors and pumps.

Известно жидкостное кобинированное уплотнение вращающегося вала, содержащее гидродинамическое и торцевое контактное уплотнения с постоянным усилием контакта, в которых при вращении вала работают гидродинамическое, импеллер и торцевое контактное уплотнения, а при отсутствии вращения вала работает только торцевое уплотнение [1]. Known liquid co-rotating shaft seal containing hydrodynamic and mechanical contact seals with a constant contact force, in which when the shaft rotates, the hydrodynamic, impeller and mechanical contact seals, and in the absence of shaft rotation only mechanical seal works [1].

Недостатками указанных уплотнений являются большая величина потерь трения при вращении и износ контактных колец. The disadvantages of these seals are the large amount of friction loss during rotation and wear of the contact rings.

Известно торцевое уплотнение с регулируемым усилием контакта, в котором предусмотрено регулирование контактного давления за счет изменения давления газа в кольцевых камерах, выполненных в месте сопряжения уплотнительного кольца и его обоймы [2]. Known mechanical seal with adjustable contact force, which provides for the regulation of contact pressure by changing the gas pressure in the annular chambers, made at the interface of the sealing ring and its holder [2].

Недостатками указанного уплотнения являются износ контактных колец, вследствие чего они имеют ограниченный ресурс из-за относительно высоких контактных давлений и низкую надежность. The disadvantages of this seal are wear of the contact rings, as a result of which they have a limited life due to relatively high contact pressures and low reliability.

Целью изобретения является снижение потерь трения, повышение ресурса и надежности. The aim of the invention is to reduce friction loss, increase resource and reliability.

Указанная цель достигается тем, что в торцевом уплотнении жидкостного комбинированного уплотнения вращающегося вала, содержащем кольцо из углеграфитового материала, запрессованное в неподвижный металлический элемент, и стальное кольцо с регулируемым усилием поджатия на валу, установлена шайба с закрепленной на ней по наружному диаметру через уплотнительный элемент круглой пластиной из упругого материала с центральным отверстием, при этом стальное кольцо соединено герметично по кромке центрального отверстия круглой пластины с образованием силовой связи, а центр массы стального кольца смещен относительно плоскости закрепления круглой пластины в сторону плоскости контакта колец. This goal is achieved by the fact that in the mechanical seal of the liquid combined seal of the rotating shaft, containing a carbon-graphite material ring pressed into a fixed metal element and a steel ring with an adjustable compressive force on the shaft, a washer is installed with a round diameter fixed to it through the outer diameter through a sealing element a plate of elastic material with a Central hole, while the steel ring is connected hermetically along the edge of the Central hole of the round plate with the image Hovhan power connection and the center of mass of the steel ring is displaced relative to the plane of fastening of the circular plate in the direction of the plane of contact rings.

На чертеже приведена конструкция торцевого уплотнения. The drawing shows the design of the mechanical seal.

Торцевое уплотнение жидкостного комбинированного уплотнения содержит вращающийся вал 1 с установленной на нем шайбой 2, в которой выполнен импеллер 3, неподвижную шайбу 4 гидродинамического уплотнения с кольцевым пазом у корня, в который запрессовано углеграфитовое кольцо 5 торцевого уплотнения, стальное кольцо 6 герметично с образованием силовой связи соединенное с центральным отверстием круглой пластины 7 из упругого материала через уплотнительный элемент 8, закрепленной на шайбе 2. The mechanical seal of the liquid combined seal contains a rotating shaft 1 with a washer 2 mounted on it, in which an impeller 3 is made, a stationary washer 4 of a hydrodynamic seal with an annular groove at the root, into which a carbon-graphite ring 5 of the mechanical seal is pressed, the steel ring 6 is hermetically sealed to form a force connection connected to the Central hole of the round plate 7 of elastic material through a sealing element 8, mounted on the washer 2.

Жидкостное комбинированное уплотнение работает следующим образом. Liquid combined seal operates as follows.

При невращающемся вале гидродинамическое уплотнение не работает и герметизация осуществляется за счет плотного контакта углеграфитового кольца 5 и стального кольца 6. Необходимое усилие контакта обеспечивается за счет усилия поджатия круглой пластины 7, с центральным отверстием которой герметично с образованием силовой связи соединено указанное кольцо 6, к шайбе 2 вала 1, герметичность стыка между которыми достигается установкой уплотнительного элемента 8. В процессе раскрутки вала 1 начинает работать гидродинамическое уплотнение, сочетающее в себе вращающийся импеллер 3 и неподвижную шайбу 4, образуя гидрозатвор за счет перепада давлений, создаваемого импеллером 3. Вращающееся в плоскости, смещенной относительно плоскости закрепления круглой пластины 7, в сторону обратную плоскости стыка колец, стальное кольцо 6 упруго деформируется в радиальном направлении под действием центробежных сил и из-за силовой связи с круглой пластиной 7 из упругого материала по мере увеличения частоты вращения вала 1, шайба 2 перемещается в осевом направлении, снижает усилие контакта колец и при частоте вращения несколько ниже номинальной, преодолев усилие поджатия круглой пластины 7 уходит от контакта с кольцом 5, обеспечивая гарантированный зазор между ними. При номинальной частоте вращения вала 1 кольца 5 и 6 разомкнуты, а уплотнение обеспечивается за счет перепада давлений, создаваемого импеллером 3. При останове вала 1, наоборот, по мере снижения частоты вращения уменьшается радиальная деформация кольца 6 и деформация круглой пластины 7, в результате кольцо 6 круглой пластины 7 прижимается к кольцу 5, торцевое уплотнение начинает работать, а перепад давлений, создаваемый импеллером 3, снижается до нуля. When the shaft does not rotate, the hydrodynamic seal does not work and the sealing is carried out due to the tight contact of the carbon graphite ring 5 and the steel ring 6. The necessary contact force is provided by the compression force of the round plate 7, with the central hole of which the specified ring 6 is sealed to form a force connection to the washer 2 shafts 1, the tightness of the joint between which is achieved by installing a sealing element 8. In the process of spinning the shaft 1, a hydrodynamic seal begins to work, melting in itself a rotating impeller 3 and a stationary washer 4, forming a water seal due to the pressure difference created by the impeller 3. Rotating in a plane offset from the plane of fastening of the circular plate 7, to the side opposite to the plane of the ring joint, the steel ring 6 is elastically deformed in the radial direction under the action of centrifugal forces and due to the force connection with the round plate 7 of elastic material with increasing speed of the shaft 1, the washer 2 moves in the axial direction, reduces the contact force of the rings and When the rotational frequency somewhat lower nominal preload force overcoming the circular plate 7 moves away from contact with the ring 5, providing a guaranteed clearance between them. At the nominal speed of rotation of the shaft 1, rings 5 and 6 are open, and the seal is provided due to the pressure difference created by the impeller 3. When the shaft 1 is stopped, on the contrary, the radial deformation of the ring 6 and the deformation of the round plate 7 decrease as a result of a decrease in the speed 6 of the round plate 7 is pressed against the ring 5, the mechanical seal starts to work, and the pressure drop created by the impeller 3 is reduced to zero.

Claims

END SEAL of a liquid combined seal of a rotating shaft, comprising a carbon-graphite material ring pressed into a fixed metal element and a steel ring with an adjustable compression force, characterized in that a washer is mounted on the shaft with a round elastic plate fixed to it on the outer diameter through the sealing element and provided with an outer diameter material with a Central hole, while the steel ring is connected hermetically along the edge of the Central hole of the round plate with the formation of force connection, and the center of mass of the steel ring is displaced relative to the plane of fastening of the circular plate in the direction opposite the plane of contact rings.